Exploiter le pouvoir des glucides pour améliorer notre santé

Lorsque l’on parle de glucides, la plupart des gens pensent immédiatement au monde culinaire. Mais ils sont également au centre d’une branche de la science appelée glycomique, l’étude des molécules complexes de glucides appelées glycanes. Les glycanes se trouvent dans les cellules de tous les êtres vivants, des humains aux plantes et aux bactéries, ce qui en fait un domaine d’étude à fort impact.

« C’est une branche de la science qui touche à peu près tous les aspects de la biologie », explique Warren Wakarchukdirecteur scientifique du Réseau canadien Glycomics (GlycoNet), le seul pôle de recherche et de commercialisation en glycomique de ce type au pays.

Plus de 30 chercheurs de l’Université de l’Alberta issus de diverses disciplines sont membres de GlycoNet et étudient une gamme de sujets liés aux glycanes, allant de la santé humaine à la sécurité alimentaire en passant par la durabilité environnementale.

« Nous avons des gens qui travaillent sur des vaccins pour animaux, sur des médicaments à petites molécules contre la neurodégénérescence et sur de nouvelles stratégies anti-infectieuses », explique Wakarchuk, qui est également professeur au Département des sciences biologiques de l’Université de l’Alberta. « Tout un tas de choses vraiment pratiques ressortent de la recherche. »

« Si vous réfléchissez aux principales classes de molécules, tout le monde a entendu parler de l’ADN, de l’ARN, des protéines, des graisses », ajoute Wakarchuk, « mais ils n’ont pas nécessairement entendu parler des glycanes ».

GlycoNet a été l’un des bénéficiaires du premier prix du gouvernement du Canada Concours du Fonds scientifique stratégiquea accordé un financement de 24,7 millions de dollars sur cinq ans. GlycoNet Integrated Services également récemment a reçu 1 million de dollars de financement de Génome Canada pour soutenir l’infrastructure du réseau national.

Voici quelques-uns des chercheurs de GlycoNet de l’Université de l’Alberta qui font progresser la science des glucides dans le but d’améliorer la santé et le bien-être humains.

Jason Acker : Préserver plus efficacement les cellules et les tissus

Quand Jason Acker Alors qu’il essayait de trouver les meilleurs moyens de stocker et de préserver les cellules et les tissus en dehors du corps – quelque chose qui est essentiel pour tout, des transfusions sanguines et des transplantations d’organes aux thérapies immunitaires cellulaires – il a tourné son attention vers la nature. Après tout, des animaux comme les poissons et les grenouilles peuvent survivre à des températures glaciales sans que de la glace ne se forme dans leurs fluides corporels. S’il pouvait fabriquer quelque chose qui imite ces adaptations, cela changerait la façon dont les chercheurs et les professionnels de la santé stockent et préservent ces matériaux essentiels.

Les glucides synthétiques qui empêchent la glace de se développer dans et autour des cellules étaient la solution. Avec le professeur Rob Ben de l’Université d’Ottawa, Acker a cofondé PanTHERA CryoSolutionsune entreprise dérivée qui conçoit et fabrique des solutions de cryoconservation de cellules, tissus et organes. Acker lui-même détient 12 brevets dans le domaine de la préservation cellulaire et de la microfabrication, et l’un des brevets de PanTHERA concerne sa technologie d’inhibiteur de recristallisation de la glace (IRI), qui offre un moyen plus efficace de préserver les matériaux biologiques délicats.

L’implication de GlycoNet a commencé lorsque les cryoprotecteurs en étaient encore au stade de l’idée, et le soutien ultérieur a alimenté le développement de la première génération de composés IRI ainsi que la croissance et l’expansion de PanTHERA.

« Le soutien que PanTHERA a reçu de GlycoNet a joué un rôle déterminant dans notre succès », déclare Acker. « GlycoNet nous a non seulement aidé à développer la science et à protéger notre plateforme technologique d’inhibiteurs de recristallisation de la glace à petites molécules, mais nous a également fourni des ressources et des contacts importants qui ont soutenu notre croissance en tant qu’entreprise.

« Si vous regardez les détails de la science elle-même, c’est vraiment passionnant », déclare Wakarchuk. « Ils ont recherché ces composés très prometteurs en matière de régénération tissulaire et de thérapie cellulaire. »

Le travail novateur d’Acker est l’une des raisons pour lesquelles l’Université de l’Alberta est devenue un centre d’excellence international en matière de cryoconservation, déclare Wakarchuk : « C’est une force avec laquelle il faut compter. »

Simonetta Sipione : Aller aux racines des maladies neurodégénératives

Les gangliosides – molécules complexes qui contiennent et possèdent les propriétés des glucides et des lipides – sont abondants dans le système nerveux et jouent un rôle important dans le fonctionnement cérébral et les voies de signalisation cellulaire. Mais notre compréhension de ces molécules est encore assez limitée – un manque de connaissances qui Simonetta Sipione cherche à répondre.

Sipione, professeur au Département de pharmacologie, étudie le rôle des gangliosides dans les maladies neurodégénératives comme la maladie de Huntington et la maladie de Parkinson. Ses recherches, ainsi que celles d’autres chercheurs, ont montré que les personnes atteintes de ces troubles ont généralement des niveaux réduits de gangliosides. Comprendre comment cette anomalie affecte l’apparition et la progression de la maladie est essentiel pour développer des traitements potentiels capables d’arrêter ou de ralentir la neurodégénérescence, plutôt que seulement les symptômes, et nécessite une compréhension plus approfondie de la fonction des gangliosides au niveau moléculaire.

«Son programme de recherche s’est concentré sur certaines subtilités de ces glycolipides, qui sont très importants dans le cerveau», explique Wakarchuk. « Pour tout type de processus neurodégénératif, vous pouvez être sûr qu’un glycolipide a un rôle à jouer. »

Sipione a montré que l’administration de certains gangliosides à des modèles animaux de la maladie de Huntington peut bloquer la progression et les symptômes de la maladie. « Nous découvrons de nouveaux rôles passionnants pour les gangliosides dans le système nerveux qui pourraient expliquer leur activité neuroprotectrice », explique Sipione. « Par exemple, certains gangliosides augmentent la capacité des cellules cérébrales à éliminer les protéines toxiques responsables de la neurodégénérescence. Ils peuvent également diminuer l’inflammation cérébrale, qui aggrave de nombreuses maladies neurodégénératives.

La maladie de Huntington affecte environ 4 700 Canadienset le nombre de personnes atteintes de la maladie de Parkinson et de la maladie d’Alzheimer, deux maladies neurodégénératives courantes, est encore plus élevé à plus de 100 000 et 750 000respectivement. Bien que chaque maladie ait ses propres caractéristiques et complexités, toute connaissance de ces molécules importantes qui affectent le fonctionnement du cerveau rapproche les chercheurs des traitements potentiels.

Chris Cairo : Démystifier les mécanismes moléculaires

Pour mieux comprendre l’inflammation et le système immunitaire, nous devons examiner les cellules au niveau moléculaire, ce qui est précisément ce qui se passe. Chris CaireLe travail de est sur le point. Cairo, professeur au Département de chimie, étudie un groupe d’enzymes appelées neuraminidases qui modifient les glycanes et peuvent aider les cellules immunitaires à atteindre les sites d’inflammation du corps.

De nombreuses molécules du système immunitaire sont glycosylées, ce qui signifie qu’elles sont liées à un certain type de glucides. Le rôle des neuraminidases est d’éliminer certains résidus glucidiques des protéines et des lipides, modifiant ainsi la fonction des récepteurs à la surface des cellules immunitaires. Le laboratoire du Caire conçoit des composés et des molécules qui ciblent sélectivement ces enzymes.

« Les types de molécules qu’il fabrique ont montré leur efficacité dans quelques modèles cliniques différents et ont un large éventail d’applicabilités », explique Wakarchuk, qui souligne également une collaboration de longue date entre le Caire et Alexey Pshezhetsky, un chercheur de Montréal dont le laboratoire a des modèles animaux utilisés pour tester les composés créés par le laboratoire du Caire. « C’est ainsi que se produit la découverte de médicaments », note Wakarchuk.

Anne Halpin : Créer un meilleur test de groupe sanguin

Anne HalpinLes premières interactions de avec GlycoNet ont eu lieu en tant que stagiaire, mais la chercheuse n’est pas étrangère au laboratoire, ayant passé plus de 15 ans à travailler comme scientifique de laboratoire avant de commencer ses études de doctorat. Son doctorat portait sur un trio d’anticorps chez les enfants ayant subi une transplantation cardiaque. Aujourd’hui, en tant que professeure agrégée au Département de médecine et de pathologie de laboratoire, elle étudie les anticorps sanguins et les antigènes qui affectent la transplantation d’organes.

Un test de groupe sanguin est l’une des premières étapes du processus de don et de transplantation d’organes. Cela permet de déterminer si un individu possède des antigènes ou des anticorps potentiellement problématiques qui pourraient augmenter le risque que le receveur rejette le nouvel organe. L’expertise de Halpin consiste à trouver des moyens de rendre le test plus précis et précis.

Aux côtés du chercheur Lori Ouestqui dirige le programme de recherche sur la transplantation cardiaque à l’Université de l’Alberta, Halpin travaille à la création d’une entreprise dérivée et à la commercialisation de la technologie qu’elle a développée pour tester les antigènes sanguins ABO. L’objectif est de mettre au point un test plus efficace qui améliore les résultats de la transplantation, ce qui passionne Halpin en tant que donneuse vivante.

« L’idée selon laquelle vous pourriez révolutionner les analyses de sang dans les laboratoires cliniques du monde entier constitue une opportunité fantastique », déclare Wakarchuk. « Le fait d’être exposé à l’étendue des connaissances scientifiques dont nous disposons au sein du réseau les a, je crois, aidés à réfléchir à la manière de combiner la chimie des glucides et la pratique clinique moderne pour la détermination du groupe sanguin et de diffuser le test dans le monde où il sera utilisé. bien plus utile que l’actuel.